螺旋线行波管高频系统的仿真设计与实现

发布时间：2018-10-24 12:36

【摘要】：行波管具有频带宽、功率大、效率高等特点,在国防装备和人民的日常生活中都有广泛的应用。近年来随着行波管计算机辅助设计(CAD)技术的快速发展,微波真空器件性能也得到了大幅提高。本学位论文在“螺旋线行波管高频系统的仿真设计与实现”课题项目的指导下,基于多本行业教科书和国内外最新的文献,运用三维仿真软件对螺旋线行波管输能系统和高频注波互作用系统进行了仿真优化工作。1.本论文采用三维仿真软件CST对输能系统的驻波进行模拟。在模拟前先对该软件进行了简要介绍,分析了该软件的三种求解方法,最后结合传输线特性阻抗的定义编写一套后处理程序,运用于驻波分析。对高频注波互作用系统本论文采用的是由电子科技大学所编写的MTSS软件。该软件主要是针对行波管开发,使用简便,计算精度高,对该软件的构架和模拟器做了简要介绍。2.针对宽带螺旋线行波管输能系统的研究。在行波管传输理论的基础上,结合国外一只较为成熟的螺旋线行波管TH3968的输能系统,运用三维仿真软件CST设计并优化出一种驻波更小、结构更简单的新型输能结构。通过装管验证,仿真计算结果和实测结果基本一致,且全频带驻波在1.5左右,满足了宽带螺旋线行波管的需求。3.针对空间螺旋线行波管高频注波互作用系统的研究。在研究了各种注波互作用的设计参量和如何提高注波互作用效率的方法后,结合多篇国内外最新的文献独立设计了一只空间行波管注波互作用结构,并运用三维仿真软件MTSS进行了多次仿真优化。将最好的优化结果装管验证,实测结果和仿真结果基本一致,达到了研制要求。不仅如此,本论文还对空间行波管的非线性指标进行了优化工作,同样取得了较好的效果。4.本论文分别运用两种三维仿真软件对螺旋线行波管的两个关键技术进行了研究。实验表明,利用三维仿真软件对行波管结构进行模拟是一种快速,有效的优化手段,且实测结果和软件计算结果基本吻合,运用此方法不仅能够大大缩短行波管的研制周期,还能降低研制费用。
[Abstract]:Traveling wave tube (TWT) is widely used in national defense equipment and people's daily life because of its wide bandwidth, high power and high efficiency. In recent years, with the rapid development of (CAD) technology, the performance of microwave vacuum devices has been greatly improved. Under the guidance of the project "Simulation Design and realization of Helical TWT High Frequency system", this dissertation is based on many industry textbooks and the latest literature at home and abroad. Three dimensional simulation software is used to simulate and optimize the helical traveling wave tube energy transmission system and the high frequency beam-wave interaction system. 1. In this paper, three-dimensional simulation software CST is used to simulate the standing wave of energy transmission system. Before the simulation, the software is introduced briefly, and three methods of solving the software are analyzed. Finally, a set of post-processing program is compiled in combination with the definition of characteristic impedance of transmission line, which is applied to standing wave analysis. The high frequency beam-wave interaction system is composed of MTSS software developed by the University of Electronic Science and Technology. The software is mainly developed for traveling wave tube. It is easy to use and has high calculation precision. The framework and simulator of the software are briefly introduced. 2. The research on the energy transmission system of broadband helical traveling wave tube is presented in this paper. Based on the theory of traveling wave tube (TWT) transmission, a new type of energy transmission structure with smaller standing wave and simpler structure is designed and optimized by using 3D simulation software CST. The simulation results are in good agreement with the measured results, and the standing wave in the whole frequency band is about 1.5, which satisfies the requirement of the broadband helical traveling wave tube (TWT). The high frequency beam-wave interaction system of space helix traveling wave tube is studied. After studying various design parameters of beam-wave interaction and how to improve the efficiency of beam-wave interaction, an independent structure of beam-wave interaction in a space traveling-wave tube is designed in combination with the latest literatures at home and abroad. Three-dimensional simulation software MTSS is used to optimize the simulation. The best optimized results are piped and verified. The measured results are in good agreement with the simulation results, which meet the requirements of the development. Moreover, the nonlinear index of space traveling wave tube is optimized in this paper, and good results are obtained. 4. In this paper, two kinds of three-dimensional simulation software are used to study the two key techniques of helical traveling wave tube (TWT). The experimental results show that the simulation of TWT structure by using 3D simulation software is a fast and effective optimization method, and the measured results are in good agreement with the calculated results of the software. This method can not only greatly shorten the development period of TWT. It can also reduce the cost of research and development.
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN124

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王自成;王莉;李海强;戴志浩;李镇淮;宋培德;杨勇;;引起行波管增益幅度相位波动的一种原因[J];真空电子技术;2006年02期

2 梁国恩;解安国;;行波管关断方式对应用系统可靠性的影响[J];电子工程师;2007年05期

3 钟国俭;;行波管失效分析及其发射机可靠性的提高[J];雷达与对抗;2007年03期

4 张勇;何小琦;宋芳芳;;行波管可靠性研究探讨[J];电子质量;2008年06期

5 刘军华;;不断发展中的行波管技术[J];真空电子技术;2010年04期

6 王忠林;冯进军;;行波管研制知识管理框架[J];真空电子技术;2011年01期

7 官朝晖;;行波管技术现状与发展趋势[J];真空电子技术;2011年06期

8 王军军;陈晶晶;;行波管发射机调试探究[J];无线互联科技;2012年07期

9 李卓成;;国外空间行波管放大器现状与发展[J];空间电子技术;2012年04期

10 田志仁;;低噪声行波管的晚近发展[J];真空电子技术;1962年04期

相关会议论文 前10条

1 苏小保;姚刘聪;樊会明;;栅控行波管栅发射的产生及抑制[A];中国电子学会真空电子学分会第十三届学术年会论文集（下）[C];2001年

2 范培云;冯西贤;;空间行波管应用进展及前景[A];中国电子学会真空电子学分会第十九届学术年会论文集（上册）[C];2013年

3 陈宁;;行波管可靠性预计模型研究[A];中国电子学会真空电子学分会第十九届学术年会论文集（上册）[C];2013年

4 孙添飞;李想;孙萌;倪盈盛;;一种大功率脉冲行波管热态输出驻波比的测量方法[A];第八届华东三省一市真空学术交流会论文集[C];2013年

5 葛永基;陈淑华;;应用微机的行波管扫频热测系统[A];1985年全国微波会议论文集[C];1985年

6 赵洪;罗马奇;陈炳荣;;行波管测量的行波形成新算法[A];2010’中国西部声学学术交流会论文集[C];2010年

7 陈银杏;邬显平;;TWT中的混沌现象的实验观察[A];中国电子学会真空电子学分会第十二届学术年会论文集[C];1999年

8 宫玉彬;王文祥;;脊加载环板行波管的二维非线性理论研究[A];中国电子学会真空电子学分会第十二届学术年会论文集[C];1999年

9 蔡绍伦;;卫星地面站用通信行波管的高频设计[A];中国电子学会真空电子学分会第十一届学术年会论文集[C];1997年

10 李庆绩;赵士录;;增加行波管线性工作范围的研究[A];中国电子学会真空电子学分会第十一届学术年会论文集[C];1997年

相关重要报纸文章 前2条

1 刘欣;新型大功率行波管通过设计定型鉴定[N];经济参考报;2003年

2 山东 金明杰 马存兵 郎东风;2GC 2WH-01型微波发信系统的技术改造[N];电子报;2006年

相关博士学位论文 前10条

1 颜胜美;多注太赫兹折叠波导行波管技术研究[D];中国工程物理研究院;2015年

2 刘国;G波段带状束返波管及Ku波段带状束行波管高频结构研究[D];电子科技大学;2015年

3 诸葛天祥;新型平面型级联行波管研究[D];电子科技大学;2015年

4 李建清;行波管三维非线性理论及其网络并行计算[D];电子科技大学;2003年

5 李斌;行波管幅相一致特性研究[D];电子科技大学;2003年

6 黎泽伦;多注行波管慢波系统的研究[D];合肥工业大学;2008年

7 彭维峰;行波管注波互作用时域理论与通用非线性模拟技术研究[D];电子科技大学;2013年

8 王少萌;径向束行波管的研究[D];电子科技大学;2013年

9 何俊;毫米波新型曲折波导行波管的研究[D];电子科技大学;2010年

10 刘漾;新型角向周期加载圆波导行波管的研究[D];电子科技大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 刘之畅;高可靠行波管结构分析技术研究[D];电子科技大学;2011年

2 李鹏;大功率行波管及材料的显微研究[D];电子科技大学;2012年

3 肖小义;曲折波导行波管互作用研究[D];电子科技大学;2015年

4 张新娜;某种Ku波段脉冲行波管的高效率研究[D];电子科技大学;2014年

5 王春;Q波段高效率折叠波导行波管的研究[D];电子科技大学;2014年

6 刘敏玉;行波管电子光学系统仿真计算软件设计与实现[D];电子科技大学;2014年

7 陈昌年;宽带行波管返波振荡及谐波抑制研究[D];电子科技大学;2015年

8 刘奇佳;行波管微波非线性参数测试技术研究[D];电子科技大学;2015年

9 邓刚;大功率栅控连续波行波管自激现象的研究[D];电子科技大学;2014年

10 刘荣荣;耦合腔行波管电子效率的仿真优化与实验研究[D];电子科技大学;2015年

，

本文编号：2291439